在可穿戴技术迅猛发展的浪潮中，导电水凝胶作为可穿戴设备的核心材料，其性能直接决定着信号的灵敏度与可靠性。导电水凝胶需要长期贴合人体皮肤并随身体运动发生反复形变，若材料缺乏足够的拉伸强度或韧性，则可能导致传感器信号不稳定甚至失效。因此，同时实现高拉伸强度和高韧性对于提升导电水凝胶的实际应用价值至关重要。然而，导电水凝胶往往难以同时具备高拉伸强度和高韧性，这一矛盾严重限制了其循环稳定性和机械耐用性的提升。尽管通过引入非共价相互作用可在一定程度上改善其性能，但如何实现强度与韧性的协同增强仍是一个重大挑战。

河北工业大学化工学院能源催化材料研究团队在柔性可穿戴材料领域研究中取得进展。面对水凝胶强度、韧性和导电性难以同步增强的难题，团队创新性地将聚丙烯酰胺（PAAm）穿入于共价有机框架（COFs）孔道中，形成独特的“分子间机械互锁结构”。COFs的多孔结构与PAAm分子链紧密咬合，在拉伸过程中实现多尺度能量耗散，同步提升拉伸强度与韧性，破解“强度-韧性”兼容难题。聚合物与COFs之间形成的机械互锁结构促进了水凝胶在拉伸过程中的能量耗散，同步提升了拉伸强度和韧性。COFs的规则孔道为锂离子传输搭建通道，PAAm分子链上的羰基与锂离子协同作用，大幅提升水凝胶导电性能，确保传感器信号传输精准、稳定。COF/PAAm水凝胶展现出超高灵敏度、快速响应时间及超长循环稳定性。可贴合人体任意部位，精准捕捉人体细微动作与生理信号，适用于复杂环境下的长期健康监测。

该研究不仅为开发基于COFs的可穿戴传感器，实现人体健康的无创监测开辟了一条新的途径，而且为智能柔性电子器件在生物医学领域的应用提供了一种新方案。

相关成果以“Robust Hydrogel Sensors Induced by Intermolecular Mechanical Interlocking of Covalent Organic Frameworks for Non-Invasive Health Monitoring”为题发表在Advanced Materials上（ Adv. Mater. 2025, e20271.），王瑞虎研究员为论文通讯作者，博士后王丹为论文第一作者。

全文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202420271

文图/王瑞虎 王丹 审核/李敬德